影响凸轮检测精度的问题与对策

　　概述

　　凸轮轴是摩托车、汽车、飞机等发动机的核心部件,它的功能是保证发动机正确的配气相位和按一定规律控制气门组定时开、闭。凸轮轴上各凸轮的尺寸和形状是影响气门开闭间隙大小和配气效率的主要因素。所以在发动机设计、制造的整个过程中,从样机测绘、机型试制中的验证到定型产品生产中工艺装备的检验以及工艺监控、质量管理抽查、质量争议仲裁,均需对凸轮进行检测,以保证凸轮的几何精度和装机后的动力特性。

　　1　选择凸轮检测基准的误导

　　尽管文献[1]早已指出,凸轮检测时作为检测的基准是不能随意选取的,它必须符合“最小条件”的要求,在凸轮轮廓上取多点作为确定凸轮检测位置的基准不符合“最小条件”原则。但目前国内一些发动机制造厂,在凸轮试制、工艺准备制造、生产工艺及质量控制的检测中,仍然采用在被测凸轮型线的升、降段(桃尖两侧)取多点为基准来确定凸轮的检测位置,并认为多点基准更符合实际情况。笔者在这里重申:这种以多点作为确定凸轮检测位置的基准,不但不符合凸轮实际情况,而且存在着诸多弊端。

　　(1)发动机凸轮型线是非线性函数曲线,以多点作为基准时,取多少点,各点取在什么位置,缺少理论依据;

　　(2)由于取点多少和取点位置带有一定的随意性,不同的测量者对同一凸轮取点数量和取点位置将会有较大的差异;

　　(3)由于取多少点和各点取在什么位置没有依据,不同的测量者所选择的基准不同因而所确定的检测位置(检测起始转角)也不同,所以凸轮升程误差的检测数据不具有惟一性;

　　(4)取多点基准所确定的凸轮检测位置,不符合“最小条件”原则,因而所获得的凸轮升程误差的最大值不是最小。

　　在这里需指出,有些凸轮检测方案的设计者,将多点基准引入凸轮自动检测程序之中,并作出测量结果更接近实际的结论。可是这些检测方案的设计者却恰恰忽略了最重要的一点:按一般线性函数曲线的方法处理非线性函数曲线的发动机凸轮型线,并不符合发动机凸轮型线的客观实际。尽管多点基准引入程序后,基准点数和位置是确定的,避免了上述(2)、(3)条存在的问题出现,不必担心会把不合格的凸轮判为合格品(误收),且使升程检测数据有比较好的重复性;因为上述(1)、(4)条的问题仍未解决,却会把本属合格的凸轮错判为废品(误废)。

　　2　确定凸轮检测位置方法的问题

　　在凸轮型线的检测中,要求出凸轮实际形状相对于理想形状的变动量,就要首先确定凸轮实际形状相对于理想形状的位置。即按“最小条件”要求,在凸轮实际形状上找到确定理想形状位置的基准。这里问题的关键是,作为基准是不能随意确定的,它必须符合“最小条件”要求:就是要在确定凸轮实际形状位置时,应使理想形状与实际形状相接触,并使两者之间的距离为最小。如图1所示,凸轮的实际形状、可以用许多对方位各不相同的理想凸轮来包容,在这许多对理想包容凸轮中,取得最小包容区域的那一对理想凸轮的位置(方位)就是确定被测凸轮检测位置的依据。